模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞是模具設(shè)計(jì)成功與否的一個(gè)關(guān)鍵因素谤辜，它直接影響塑料制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率蓄坏。在注塑成型過(guò)程中，塑料制品在型腔中的冷卻時(shí)間要占整個(gè)成型周期的50%~60%丑念，而且冷卻的速度和均勻性直接影響制品的質(zhì)量涡戳。如果冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理的話干旧，會(huì)造成生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本高妹蔽，另一方面，不均勻的冷卻也會(huì)造成產(chǎn)品因熱應(yīng)力而產(chǎn)生翹曲變形酥丛，從而影響產(chǎn)品品質(zhì)绎疟。

另外，模具因冷卻設(shè)計(jì)不佳產(chǎn)生的問(wèn)題蘸暮，不會(huì)像澆注系統(tǒng)那樣容易被發(fā)現(xiàn)曼砾，例如可以檢視制品外觀或者觀查短射(shortshot)樣品，以找出可能的癥結(jié)懊据。

常用的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

注塑成型的冷卻系統(tǒng)包括模板和模仁(Cavity and Core)的冷卻水路(cooling channels)及裝置(devices) - 如隔水板(baffles跑著，見(jiàn)圖1)、噴泉管(bubblers接纽，見(jiàn)圖2)门幌、熱管(thermal pins，見(jiàn)圖3)等阶铝。

圖一

圖二

圖三

冷卻系統(tǒng)也包括供給和回收冷卻液(coolant)的裝置和配管(piping)熏盲，如模溫機(jī)(mold temperature control unit)、管線(pipelines)惊也、歧管(manifolds)券雕、軟管(holses)等，模溫機(jī)調(diào)整冷卻液溫度到一設(shè)定溫度范圍统台，配管銜接模溫機(jī)和掛在注塑機(jī)上的模具雕擂，歧管將冷卻液分流或匯集，軟管則銜接歧管和模具)或模具中不同的水路贱勃。

因冷卻不佳而導(dǎo)致的外觀問(wèn)題

冷卻不均使得塑件各區(qū)域的固化有其先后井赌，后固化的塑料拉伸應(yīng)力大，其表面光澤明亮贵扰，反之則較晦暗族展，導(dǎo)致陰陽(yáng)面的生成，傷及外觀質(zhì)量拔鹰。

圖4 是一汽車(chē)內(nèi)飾件仪缸，材料是 PP+EPDM，表面光澤差異大使得塑件不被接受列肢。其兩處光澤有異的區(qū)域背后恰画，各有一鑲塊(insert)，其內(nèi)并無(wú)冷卻孔道及裝置瓷马，然而包圍鑲塊的模仁內(nèi)則有冷卻孔道及裝置拴还。塑料因冷卻不均而收縮不均跨晴，造成表面光澤的差異。

圖四

模溫高且均勻症影，殘余應(yīng)力小曹是，對(duì)不透明件而言，其表面光澤度高垦亲。

圖5 是微發(fā)泡射出成型( The Microcellular Injection Molding)的ABS塑件房睁。下面的塑件是以蒸汽均勻加熱的高模溫模成型的，與模腔的拋光面對(duì)應(yīng)的塑件表面光可鑒人常迹，與模腔的咬花面對(duì)應(yīng)的塑件表面勻稱柔和侈吨。上面塑件是以傳統(tǒng)較低且不均勻的模溫成型，不但黯然失色奖卒，而且光澤不均均膛。模溫高且均勻，對(duì)透明件而言淘巩，其透明度好服英。

圖五

圖六

圖6 是對(duì)應(yīng)于100 C、120 C 和140 C模溫成型的透明件的光彈效應(yīng)圖(photoelasticdiagram)遇穷。  可以看出模溫愈高陈莽，其色彩變化愈緩且均勻，說(shuō)明其殘余應(yīng)力低虽抄、透明度好走搁。

因冷卻不均而導(dǎo)致的變形問(wèn)題

塑料射出成型的充填階段采用高模溫，可以確保產(chǎn)品的質(zhì)量(如高光無(wú)痕)迈窟，后充填階段采用低模溫私植，可以縮短周期時(shí)間，這樣高低模溫交替以兼顧產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率的技術(shù)就叫作高低模溫變換技術(shù)车酣。

采用此一方式生產(chǎn)高光免噴涂的產(chǎn)品曲稼，往往因?yàn)樽冃蔚膯?wèn)題而困擾不已。原因常常是母和公模在充填階段分別采用高和低的模溫湖员，母和公模側(cè)的散熱與型腔的中心面不對(duì)稱贫悄，增加對(duì)此一中心面不對(duì)稱的殘余應(yīng)力，使得扳轉(zhuǎn)產(chǎn)品變形的彎曲力矩增加娘摔，產(chǎn)品變形就比較大窄坦。

圖7 是一采用高低模溫變換技術(shù)射出成型的PC/ABC的46吋電視機(jī)前框。原來(lái)母和公模模溫在充填階段分別為120C和50C凳寺，在后充填階段則都是50C鸭津，結(jié)果該電視機(jī)前框向母模凹(concave towardcavity side)。

圖七

經(jīng)Moldflow模擬旁核，將母和公模模溫在充填階段都改成145C沫跨，而在后充填階段都改成10C仿扩，變形減少7/8，冷卻時(shí)間基本不變祖销，而因充填階段采用的模溫是PC的玻璃轉(zhuǎn)移溫度(glass transition temperature)种鳖，產(chǎn)品表面的高光效果較前為佳。

圖8 是PBT-GF30的繼電器(relay)部品夕荆，其長(zhǎng)方型盒狀產(chǎn)品的側(cè)壁哈滥，有向內(nèi)凸(convex inward)的情形，這往往是四個(gè)內(nèi)角隅的冷卻不足闭廊，造成盒內(nèi)外冷卻不均與收縮不均的結(jié)果，從Moldflow變形原因角度分析侄含，我們稱之為角落效應(yīng)典义。

圖八

冷卻均衡要考慮塑件在公模和母模側(cè)(core and cavity sides)的冷卻要對(duì)塑件的中心面對(duì)稱，也要考慮塑件在單側(cè)-公或母模側(cè)-的冷卻勻稱褒醒，否則都會(huì)導(dǎo)致塑料的收縮不均藕各、較高的殘余應(yīng)力和較大的變形。

因冷卻不佳而導(dǎo)致長(zhǎng)的成型周期

冷卻時(shí)間約占成型周期(molding cycle)時(shí)間的60%焦除，如果冷卻時(shí)間長(zhǎng)激况，成型周期時(shí)間就難以縮短。

冷卻不均也會(huì)延長(zhǎng)成型周期膘魄。這是因?yàn)槔鋮s不均使得塑料收縮不均乌逐，而在塑件固化后留下較高的殘余應(yīng)力(residualstress)，如果太早開(kāi)模和頂出塑件创葡，塑件太軟浙踢，在高殘余應(yīng)力下，塑件變形較大灿渴。通常的對(duì)策往往是延長(zhǎng)冷卻時(shí)間洛波，使得強(qiáng)迫在模腔內(nèi)定型的塑件降溫到其強(qiáng)度足以克制其內(nèi)的殘余應(yīng)力為止，這樣成型周期就會(huì)因?yàn)槔鋮s時(shí)間的延長(zhǎng)而變長(zhǎng)骚露。

圖9 是汽車(chē)配光鏡產(chǎn)品蹬挤，原始模具流道設(shè)計(jì)為12mm，產(chǎn)品冷卻需要25秒棘幸，但流道凝固50%可以頂出需要57秒锤塘，成型周期過(guò)長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)Moldflow優(yōu)化分析问乌，將冷流道直徑改為9mm调捍，滿足成型要求，而且流道冷卻時(shí)間只需要35秒姨猖，這樣改模后吃它，將成型周期縮短了22秒 冕盅。

圖九

注塑成形模的冷卻和常見(jiàn)的問(wèn)題如光澤差異、色澤差異驼凌、透明度宇颊、翹曲變形、長(zhǎng)的成型周期等息息相關(guān)唾姊，冷卻設(shè)計(jì)必須著重均衡和效率传悍，而Moldflow能夠幫我們優(yōu)化水路的設(shè)計(jì)，幫助我們大幅提高良率和生產(chǎn)力驱劳。

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